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計量助推企業(yè)提質(zhì)增效典型案例:
燃氣表雖小進(jìn)萬(wàn)家 智慧計量解難題
金卡智能集團股份有限公司
金卡智能集團股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“金卡智能”)是一家專(zhuān)注于智慧公用事業(yè)解決方案的服務(wù)商,圍繞客戶(hù)需求持續創(chuàng )新,歷經(jīng)20多年發(fā)展,已成為智慧燃氣行業(yè)領(lǐng)導企業(yè)之一。公司科研力量雄厚,科研資金充足。2019年,公司研發(fā)投入1.2億元,擁有專(zhuān)職研發(fā)人員700余人,其中全國流量計量技術(shù)委員會(huì )委員2名,全國工業(yè)過(guò)程測量控制和自動(dòng)化標準化技術(shù)委員會(huì )委員2名,教授級高工3名,博士及博士后5名。公司為浙江省流量計量技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗室;設有EMC、環(huán)境、溫度適應性、仿真、實(shí)氣等九大類(lèi)專(zhuān)項測試能力,獲得國家CNAS認可,建有天然氣實(shí)氣流量標定裝置、等溫法溫度適應性試驗裝置、擴展不確定度為0.07%準確度等級的活塞式氣體流量標準裝置等國內先進(jìn)的試驗設施。
公司重視技術(shù)創(chuàng )新,多項技術(shù)達到了國內領(lǐng)先、國際先進(jìn)的水平。公司的膜式燃氣表、熱式燃氣表通過(guò)荷蘭NMI實(shí)驗室認證,滿(mǎn)足OIML R 137、EN 1359、EN14236、WELMEC7.2等國際標準、歐盟標準的要求,為國內首家、全球第二家獲得該證書(shū)的燃氣表公司。公司整體解決方案中的“智慧公用云服務(wù)”獲得信息安全等級保護證書(shū),確保數據安全;公司“金卡智能大數據分析平臺”項目榮獲工業(yè)和信息化部辦公廳評定的“2018年大數據產(chǎn)業(yè)發(fā)展試點(diǎn)示范項目”。
公司以計量技術(shù)為出發(fā)點(diǎn),從智能計量終端、業(yè)務(wù)平臺到云服務(wù)多方面解決行業(yè)痛點(diǎn),助力燃氣企業(yè)為百姓提供智慧服務(wù),為實(shí)現公平計量、降低供銷(xiāo)差、解決入戶(hù)難、抄表難等問(wèn)題提供一整套解決方案。
一、背景情況
2012年,《全國城鎮燃氣發(fā)展“十二五”規劃》要求以關(guān)鍵技術(shù)突破和標準制定為切入點(diǎn),積極培育智能燃氣表等新興產(chǎn)業(yè),開(kāi)展燃氣物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)和燃氣器具新產(chǎn)品的研發(fā)及應用示范,實(shí)現燃氣安全、節能、高效應用。國家發(fā)改委宣布2015年底所有通氣城市建立居民階梯氣價(jià)制度。
2013年國務(wù)院印發(fā)《大氣污染防治行動(dòng)計劃》,2017年國務(wù)院印發(fā)《打贏(yíng)藍天保衛戰三年行動(dòng)計劃》,均提出要加快解決燃煤污染問(wèn)題。全面實(shí)施散煤綜合治理,推進(jìn)北方地區冬季清潔取暖,“煤改氣”是重點(diǎn)工作之一?!懊焊臍狻眳^域冬天的用氣量占全年的70%以上,采用無(wú)溫壓補償的膜式燃氣表進(jìn)行計量,僅溫度影響就會(huì )造成10%左右的輸差,使得“供銷(xiāo)差”問(wèn)題突出。
目前,我國燃氣表存量用戶(hù)約2.1億臺,且每年有2600萬(wàn)臺以上的增長(cháng)。膜式燃氣表已有近200年的歷史,產(chǎn)品成熟,機械結構復雜,改進(jìn)空間小。熱式燃氣計量?jì)x表(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“熱式表”)利用熱傳遞原理進(jìn)行流量測量,無(wú)需溫度、壓力補償,直接實(shí)現燃氣的標方計量,可經(jīng)濟合理地解決燃氣的供銷(xiāo)差問(wèn)題。熱式表是電子計量技術(shù),具有計量+物聯(lián)網(wǎng)集成的先天優(yōu)勢,可為居民安全用氣、實(shí)時(shí)階梯調價(jià)及遠程控制提供有力技術(shù)支撐。另外,熱式表由于體積小,制造所需的鋼材、塑料是傳統膜式燃氣表的一半,節能減排效果明顯,有利于產(chǎn)業(yè)升級。
二、技術(shù)措施
1.產(chǎn)品標準、法規的研究與交流
深入研究ISO 14511:2001《Measurement of fluid flow in closed conduits - Thermal mass flowmeters》(封閉管道流體流量的測量-熱式質(zhì)量流量計)、OIML R 137 1&2:2012 《Gas meters》(氣體流量計)、OIML D31:2008 《General requirements for software controlled measuring instruments》(計量器具控制軟件的通用技術(shù)要求)、EN 16314:2013 《Gas meters--Additional functionalities》(燃氣表附加裝置)、歐盟指令WELMAC 7.2 《Software Guide》(軟件指南)、GB/T 20727-2015《氣體流量計》等國際/歐盟/國家標準、法規,并與荷蘭NMI實(shí)驗室、瑞士SENSIRION公司、中國計量科學(xué)研究院等國際知名技術(shù)機構的專(zhuān)家進(jìn)行了多次深入研討。
2.產(chǎn)品技術(shù)攻關(guān)
依據MEMS熱式流量傳感器高頻響、高一致性的特點(diǎn),研究了一種間隙式熱式脈沖與熱分布結合的檢測技術(shù),實(shí)現對被測氣體類(lèi)別的自動(dòng)識別。
進(jìn)行層流整流、靜壓環(huán)狀取樣、旁路迷宮等方面的技術(shù)研究,解決了熱式計量技術(shù)對氣體流態(tài)與燃氣所帶污染物敏感的問(wèn)題。
研究了一種非穩定流量下流體流量的計量算法,解決了熱式表采樣周期與功耗之間的技術(shù)矛盾。通過(guò)對鋰原電池在不同溫度和放電深度下動(dòng)態(tài)電壓變化量的研究,建立了一個(gè)數學(xué)模型。通過(guò)此數學(xué)模型,并結合硬件電路和軟件算法,實(shí)現鋰原電池剩余電量的精準預測。
開(kāi)發(fā)了一套與熱式表配套的云平臺,表端通過(guò)自帶的通信模塊自動(dòng)把計量數據和表的運行狀態(tài)信息發(fā)送給云平臺。采用表號分時(shí)錯峰上報機制,根據表號算出錯峰時(shí)間,減少后臺系統及傳輸網(wǎng)絡(luò )造成的擁塞壓力,使得抄表成功率達到99.8%以上;用戶(hù)可通過(guò)移動(dòng)終端實(shí)現24小時(shí)自助充值。
3.測試設備及測試方法攻關(guān)
研制了一套以活塞式氣體流量標準器為體積量標準器、燃氣熱值儀為氣體熱值標準器及外部購買(mǎi)的標氣共同構成的實(shí)氣流量標準裝置,實(shí)現了電子式燃氣表空氣-燃氣關(guān)系的測試驗證。
研制了一套以音速?lài)娮熳鳛榱髁繕藴势?、氣?dòng)三通切換閥為對稱(chēng)脈動(dòng)流發(fā)生器、高精準的晶振為時(shí)間標準器的脈動(dòng)氣流量標準裝置,該裝置設有對稱(chēng)布置的兩個(gè)測試工位,通過(guò)兩位表交換測試的平均結果作為最終結果,相當于以天平的不等臂原理來(lái)消除氣流切換的不對稱(chēng)原因對計量結果的影響。
三、具體成效
1.JGM全系列熱式表通過(guò)了荷蘭NMI實(shí)驗室B+D認證,滿(mǎn)足OIML R 137、EN 14236、WELMEC 7.2等國際標準、歐盟標準的要求,為國內首家、國際第二家取得該產(chǎn)品的MID證書(shū)。同時(shí),G1.6~G40的JGM系列熱式表取得國內計量器具型式批準證書(shū)。
2.主導起草了JB/T 13567-2018《熱式質(zhì)量燃氣表》行業(yè)標準,并組織編寫(xiě)了相應的宣貫教材;積極推動(dòng)國家級《熱式燃氣表檢定規程》與《熱式燃氣表型式評價(jià)大綱》的立項,已于2019年5月通過(guò)全國流量計量技術(shù)委員會(huì )的立項答辯。
3.研制了擴展不確定度為0.29%的低壓活塞式天然氣循環(huán)流量標準試驗裝置、擴展不確定度為0.5%的脈動(dòng)流量測試裝置、燃氣表耐污染測試裝置等5套國內首臺(套)專(zhuān)用設備。
4.項目輸出論文6篇,軟著(zhù)5篇,專(zhuān)利31項,其中發(fā)明專(zhuān)利11項,實(shí)用新型專(zhuān)利19項。
5.熱式表及其計量管理系統列入浙江省裝備制造業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域首臺(套)2019年省級名單。6.培養計量相關(guān)技術(shù)人員30余人,其中高級工程師2名、工程師9名。
四、感受體會(huì )
氣表雖小,但其量大面廣,與廣大人民群眾的財產(chǎn)和安全密切相關(guān),產(chǎn)品研發(fā)須緊跟市場(chǎng)需求,并結合國家大政方針,從標準、技術(shù)、設備、方法、體系等與計量相關(guān)的各方面進(jìn)行深入的研究。同時(shí),也需要國家相關(guān)部門(mén)根據技術(shù)的發(fā)展及時(shí)制修訂相關(guān)計量技術(shù)法規,給計量創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)提供更多的支撐。
鏈接:
科學(xué)計量,提質(zhì)增效促環(huán)保
計量測試助產(chǎn)能翻四番
來(lái)自中國電氣工業(yè)100強的計量攻關(guān)
供稿:市場(chǎng)監管總局計量司